JP3068937B2 - 含フッ素リン酸エステルの製造法 - Google Patents

含フッ素リン酸エステルの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撥水撥油性を示す、高
純度の含フッ素リン酸エステルの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】含フッ
素リン酸エステルは、繊維、紙等の撥水撥油処理剤等の
幅広い分野において使用されている。従来、含フッ素リ
ン酸エステルの製造法としては、種々の方法、例えば無
水リン酸とフッ素アルコールを用いる方法、またはオキ
シ塩化リンとフッ素アルコールを用いる方法等が知られ
ている。しかしながら、これらの製造法において得られ
る含フッ素リン酸エステル中には、未反応のフッ素アル
コールやリン酸化剤由来のオルトリン酸及びピロリン酸
の混入を避けることはできない。含フッ素リン酸エステ
ル中への未反応物の混入は、使用用途によっては、撥水
撥油性能の低下等好ましくない影響を与える。
【0003】従って、含フッ素リン酸エステルを高純度
に製造することは、該エステルの機能を有効的に利用す
る上で、重要な課題である。しかし、従来工業的に使用
される含フッ素リン酸エステルは、オルトリン酸及び/
又はピロリン酸等やその他多くの不純物を含み、その純
度において、満足すべきものではなかった。従って、本
発明の目的は、高純度の含フッ素リン酸エステルを容易
に製造する方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、鋭意検討の結果、特定の工程を行う
ことにより、上記目的を達成し得ることを見い出し、本
発明を完成した。即ち、本発明は、オルトリン酸及び/
又はピロリン酸を含有する、一般式(I)で表される含
フッ素リン酸エステル(以下、含フッ素リン酸エステル
(I)と略記する)又はその塩を、酸性条件下で、直鎖
又は分岐鎖の総炭素数2〜8の脂肪族エーテル系炭化水
素、総炭素数1〜4のアルコール及び水と接触させたの
ち、水層を分離、除去後、残った層より含フッ素リン酸
エステル(I)を回収することを特徴とする、オルトリ
ン酸及び/又はピロリン酸含量の低減された含フッ素リ
ン酸エステル(I)の製造法を提供するものである。
【0005】 〔Rf(CH2)mO(AO)ny PO(OH)3-y (I) 〔式中、Rf;直鎖又は分岐鎖の炭素数3〜21のパーフル
オロアルキル基を示し、単一鎖長であっても、混合鎖長
であってもよい。 A;同一又は異なって炭素数2〜3のアルキレン基を示
す。 m;1〜12の数を示す。 n;0〜10の数を示す。 y;1〜2の数を示す。〕 本発明において、含フッ素リン酸エステル(I)として
は、例えば、モノヘプタフルオロペンチルリン酸、モノ
ノナフルオロヘキシルリン酸、モノドデカフルオロヘプ
チルリン酸、モノトリデカフルオロオクチルリン酸、モ
ノペンタデカフルオロノニルリン酸、モノヘプタデカフ
ルオロデシルリン酸、モノノナデカフルオロウンデシル
リン酸、モノヘンエイコサフルオロドデシルリン酸、モ
ノペンタコサフルオロテトラデシルリン酸、モノノナコ
サフルオロヘキサデシルリン酸、モノトリトリアコンタ
フルオロオクタデシルリン酸等のモノパーフルオロアル
キルリン酸類;モノトリデカフルオロオクチロキシエチ
ルリン酸、モノヘプタデカフルオロデシロキシエチルリ
ン酸、モノトリデカフルオロオクチロキシエトキシエチ
ルリン酸、モノヘプタデカフルオロデシロキシエトキシ
エチルリン酸等のモノパーフルオロアルキロキシエチル
リン酸類;ジヘプタフルオロペンチルリン酸、ジノナフ
ルオロヘキシルリン酸、ジドデカフルオロヘプチルリン
酸、ジトリデカフルオロオクチルリン酸、ジペンタデカ
フルオロノニルリン酸、ジヘプタデカフルオロデシルリ
ン酸、ジノナデカフルオロウンデシルリン酸、ジヘンエ
イコサフルオロドデシルリン酸、ジペンタコサフルオロ
テトラデシルリン酸、ジノナコサフルオロヘキサデシル
リン酸、ジトリトリアコンタフルオロオクタデシルリン
酸、トリデカフルオロオクチル−ヘプタデカフルオロデ
シルリン酸、トリデカフルオロオクチル−ヘンエイコサ
フルオロドデシルリン酸、ヘプタデカフルオロデシル−
ヘンエイコサフルオロドデシルリン酸等のジパーフルオ
ロアルキルリン酸類;ジトリデカフルオロオクチロキシ
エチルリン酸、ジヘプタデカフルオロデシロキシエチル
リン酸、ジトリデカフルオロオクチロキシエトキシエチ
ルリン酸、ジヘプタデカフルオロデシロキシエトキシエ
チルリン酸等のジパーフルオロアルキロキシエチルリン
酸類、トリヘプタフルオロペンチルリン酸、トリノナフ
ルオロヘキシルリン酸、トリドデカフルオロヘプチルリ
ン酸、トリトリデカフルオロオクチルリン酸、トリペン
タデカフルオロノニルリン酸、トリヘプタデカフルオロ
デシルリン酸、トリノナデカフルオロウンデシルリン
酸、トリヘンエイコサフルオロドデシルリン酸、トリペ
ンタコサフルオロテトラデシルリン酸、トリノナコサフ
ルオロヘキサデシルリン酸、トリトリトリアコンタフル
オロオクタデシルリン酸、ジトリデカフルオロオクチル
−ヘプタデカフルオロデシルリン酸、ジトリデカフルオ
ロオクチル−ヘンエイコサフルオロドデシルリン酸、ジ
ヘプタデカフルオロデシル−ヘンエイコサフルオロドデ
シルリン酸、ジヘプタデシフルオロデシル−トリデカフ
ルオロオクチルリン酸等のトリパーフルオロアルキルリ
ン酸類;トリトリデカフルオロオクチロキシエチルリン
酸、トリヘプタデカフルオロデシロキシエチルリン酸、
トリトリデカフルオロオクチロキシエトキシエチルリン
酸、トリヘプタデカフルオロデシロキシエトキシエチル
リン酸等のトリパーフルオロアルキロキシエチルリン酸
類等が挙げられる。また、含フッ素リン酸エステル
(I)の塩としては上記含フッ素リン酸エステルのナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、モノエタノー
ルアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールア
ミン塩等が挙げられる。
【0006】本発明において使用される、総炭素数2〜
8の脂肪族エーテル系炭化水素(以下、溶剤(a) と言
う)としては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエー
テル、ジn−プロピルエーテル、ジn−ブチルエーテ
ル、ジイソブチルエーテル等が挙げられ、なかでもジイ
ソプロピルエーテルが好ましい。溶剤(a) の使用量は、
含フッ素リン酸エステル(I)の種類等により適宜決め
られるが、通常、含フッ素リン酸エステル(I)又はそ
の塩1重量部に対し、0.5〜50重量部である。
【0007】本発明において使用される、総炭素数1〜
4のアルコール(以下、溶剤(b) と言う)としては、メ
タノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパ
ノール、n−ブタノール等が挙げられるが、なかでもエ
タノール、イソプロパノールが好ましい。溶剤(b) と水
の割合は、溶剤(b) の種類等により適宜決められるが、
水1重量部に対し、0.01〜5重量部、好ましくは 0.1〜
1重量部である。溶剤(b) と水との合計使用量は適宜決
められるが、通常、溶剤(a) の使用量1重量部に対し、
0.1 〜40重量部である。
【0008】本発明において、オルトリン酸およびピロ
リン酸等の水溶性の不純物を効率良く分離する条件とし
ては、分離した水層のpHが4以下、好ましくは2以下で
あるような酸性条件下で行うことが望ましい。この際、
水層のpHを4以下、好ましくは2以下に下げるために、
塩酸、硫酸などの酸を加えることができる。また、分離
時の温度としては、含フッ素リン酸エステル(I)の種
類、溶剤(a) 及び溶剤(b) の種類、使用量等により適宜
決められるが、室温〜90℃、好ましくは40℃〜70℃であ
る。
【0009】更に、具体的には本発明は、含フッ素リン
酸エステル(I)又はその塩とオルトリン酸及びピロリ
ン酸の混合物に、含フッ素リン酸エステル(I)又はそ
の塩1重量部に対し、溶剤(a) 0.5 〜50重量部、好まし
くは1〜20重量部、溶剤(b)0.1 〜20重量部、好ましく
は 0.5〜5重量部、及び水1〜40重量部、好ましくは1
〜20重量部を加え、場合によっては、塩酸、硫酸などの
酸を加えて抽出液のpHを4以下、好ましくは2以下に下
げたのち、充分攪拌し、次いでこれを暫時静置したの
ち、油層と水層を分離することによって行われる。本操
作は室温もしくは加温して行っても差支えない。本発明
の操作を更に繰り返し行うこともでき、その場合、油層
からオルトリン酸及びピロリン酸をほぼ完全に除去する
ことができる。
【0010】このようにしてオルトリン酸及びピロリン
酸を多く含有する水層を分離除去した後、含フッ素リン
酸エステル(I)を多く含有する油層をそのまま濃縮、
乾燥することにより、オルトリン酸及びピロリン酸を殆
ど含まない含フッ素リン酸エステル(I)を得ることが
できる。また結晶性の含フッ素リン酸エステル(I)に
ついては、含フッ素リン酸エステル(I)を多く含有す
る油層をそのままもしくは濃縮したのち、該含フッ素リ
ン酸エステル(I)が殆ど溶解しない溶剤と混合するこ
とにより結晶として析出させることができるため、これ
を濾過等により取り出すことにより、オルトリン酸及び
ピロリン酸を殆ど含まない含フッ素リン酸エステル
(I)を結晶として得ることができる。含フッ素リン酸
エステル(I)が殆ど溶解しない溶剤としては、n−ペ
ンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系の溶
剤が好ましいが、必ずしもこれらに限定されない。
【0011】
【実施例】次に実施例をあげ本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0012】実施例1 モノヘプタデカフルオロデシルリン酸 396重量部、ジヘ
プタデカフルオロデシルリン酸 544重量部、ヘプタデカ
フルオロデシルアルコール45重量部、オルトリン酸40重
量部、ピロリン酸60重量部からなる混合物を抽出容器に
入れ、ジイソプロピルエーテル2000重量部、イソプロピ
ルアルコール1000重量部、及び水4000重量部を加え、60
℃で30分攪拌した。その後、攪拌を停止し、60℃で30分
静置した後、分層した下層を抜き出した。残った上層
に、水2000重量部及びイソプロピルアルコール 500重量
部を加え、再び60℃で30分攪拌した後30分静置し、分層
した下層を抜き出すことにより、オルトリン酸及びピロ
リン酸が除かれた上層3850重量部を得た。これより溶剤
を留去し、減圧(<5mmHg)下に、60℃で24時間乾燥す
ることにより、淡黄色の粉末 972重量部を得た。この粉
末を分析すると、モノヘプタデカフルオロデシルリン酸
が 390重量部、ジヘプタデカフルオロデシルリン酸が 5
36重量部、ヘプタデカフルオロデシルアルコールが43重
量部、オルトリン酸が1重量部、ピロリン酸が2重量部
含まれていた。
【0013】実施例2 モノヘプタデカフルオロデシルリン酸 393重量部、ジヘ
プタデカフルオロデシルリン酸 539重量部、ヘプタデカ
フルオロデシルアルコール53重量部、オルトリン酸2重
量部、ピロリン酸10重量部からなる混合物を抽出容器に
入れ、ジイソプロピルエーテル2000重量部、イソプロピ
ルアルコール1000重量部、及び水4300重量部及びジエタ
ノールアミン 200重量部を加え、水層のpHを9まで上げ
た後、60℃で30分攪拌することにより、モノヘプタデカ
フルオロデシルリン酸及びジヘプタデカフルオロデシル
リン酸をジエタノールアミン塩として水層に抽出した。
その後、攪拌を停止し、60℃で30分静置した後、分層し
た下層を抜き出すことにより、ヘプタデカフルオロデシ
ルアルコールが除かれた下層6420重量部を得た。抜き出
した下層を再びジイソプロピルエーテル2000重量部、イ
ソプロピルアルコール 500重量部及び35%塩酸 250重量
部を加え、水層のpHを2まで下げた後、60℃で30分攪拌
することにより、再びモノヘプタデカフルオロデシルリ
ン酸及びジヘプタデカフルオロデシルリン酸を有機層に
抽出した。その後、攪拌を停止し、60℃で30分静置した
後、分層した下層を抜き出した。残った上層に、水2000
重量部及びイソプロピルアルコール 500重量を加え、再
び60℃で30分攪拌した後30分静置し、分層した下層を抜
き出すことにより、オルトリン酸及びピロリン酸が除か
れた上層3328重量部を得た。これより溶剤を留去し、減
圧(<5mmHg)下に、60℃で24時間乾燥することによ
り、淡黄色の粉末 932重量部を得た。この粉末を分析す
ると、モノヘプタデカフルオロデシルリン酸が 390重量
部、ジヘプタデカフルオロデシルリン酸が 536重量部、
ヘプタデカフルオロデシルアルコールが3重量部、オル
トリン酸が 0.1重量部、ピロリン酸が 0.3重量部含まれ
ていた。
【0014】実施例3 モノパーフルオロアルキロキシエチルリン酸ジエタノー
ルアミン塩〔(CnF2n+1OC2H4O)P(=O)(O N(H)2(C2H4OH)2)
2 〕(n=6〜18、平均 n=9) 200 重量部、ジパーフルオロ
アルキロキシエチルリン酸ジエタノールアミン塩〔(CnF
2n+1OC2H4O)2P(=O)O N(H)2(C2H4OH)2〕(n=6〜18、平均
n=9) 400 重量部、パーフルオロアルキロキシエチルア
ルコール〔CnF2n+1OC2H4OH〕(n=6〜18、平均 n=9) 100
重量部、オルトリン酸40重量部、ピロリン酸60重量部及
び水3200重量部からなる混合物を抽出容器に入れ、ジイ
ソプロピルエーテル1000重量部、イソプロピルアルコー
ル500重量部を加え、60℃で30分攪拌する。その後、攪
拌を停止し、60℃で30分静置した後、分層した下層を抜
き出すことにより、パーフルオロアルキロキシエチルア
ルコールが除かれた下層4300重量部を得た。抜き出した
下層に再びジイソプロピルエーテル2000重量部、イソプ
ロピルアルコール500重量部及び35%塩酸250重量部を加
え、水層のpHを3以下まで下げることにより、モノパー
フルオロアルキロキシエチルリン酸及びジパーフルオロ
アルキロキシエチルリン酸を酸型に変え、60℃で30分攪
拌した。その後、攪拌を停止し、60℃で30分静置した
後、分層した下層を抜き出した。残った上層に、水2000
重量部及びイソプロピルアルコール 500重量部を加え、
再び60℃で30分攪拌した後30分静置し、分層した下層を
抜き出すことにより、オルトリン酸及びピロリン酸が除
かれた上層2820重量部を得た。これより溶剤を留去し、
減圧(<5mmHg)下に、60℃で24時間乾燥することによ
り、淡黄色の粉末510 重量部を得た。この粉末を分析す
ると、モノパーフルオロアルキロキシエチルリン酸〔(C
nF2n+1OC2H4O)P(=O)(OH)2〕(n=6〜18、平均n=9) 160重
量部、ジパーフルオロアルキロキシエチルリン酸〔(CnF
2n+1OC2H4O)2P(=O)(OH) 〕(n=6〜18、平均 n=9) 345 重
量部、パーフルオロアルキロキシエチルアルコール〔Cn
F2n+1OC2H4OH〕(n=6〜18、平均 n=9) が2重量部、オル
トリン酸が1重量部、ピロリン酸が2重量部含まれてい
た。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、極めて簡便な操作に
て、オルトリン酸及び/又はピロリン酸を含有する含フ
ッ素リン酸エステル又はその塩より、高純度の含フッ素
リン酸エステルを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 9/09

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルトリン酸及び/又はピロリン酸を含
    有する、一般式(I)で表される含フッ素リン酸エステ
    ル又はその塩を、酸性条件下で、直鎖又は分岐鎖の総炭
    素数2〜8の脂肪族エーテル系炭化水素、総炭素数1〜
    4のアルコール及び水と接触させたのち、水層を分離、
    除去後、残った層より一般式(I)で表される含フッ素
    リン酸エステルを回収することを特徴とする、オルトリ
    ン酸及び/又はピロリン酸含量の低減された一般式
    (I)で表される含フッ素リン酸エステルの製造法。 〔Rf(CH2)mO(AO)ny PO(OH)3-y (I) 〔式中、Rf;直鎖又は分岐鎖の炭素数3〜21のパーフル
    オロアルキル基を示し、単一鎖長であっても、混合鎖長
    であってもよい。 A;同一又は異なって炭素数2〜3のアルキレン基を示
    す。 m;1〜12の数を示す。 n;0〜10の数を示す。 y;1〜2の数を示す。〕
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